Física 2 (2)-442-444

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Capítulo 16440
70. Uma fonte puntiforme emite ondas com potência 
P = 540 W. Calcule a intensidade dessa onda: 
a) a 3,0 m da fonte; 
b) a 6,0 m da fonte. 
Resolução: 
a) P = 540 W; r
1
 = 3,0 m 
 I
1
 = 
P
S = 
P
4πr2
1
 = 
540 W
4π(3,0 m)2 ⇒ 
 ⇒ I
1
 = 
15
π
 W/m2 ⇒ I
1
 ≅ 4,8 W/m2 
b) 1º. modo: 
 P = 540 W; r
2
 = 6,0 m
 I
2
 = 
P
4πr2
2
 = 
540 W
4π(6,0 m)2 ⇒ I2 ≅ 1,2 W/m
2
 2º. modo:
 Podemos usar o resultado do item a. 
 r
1
 = 3,0 m; r
2
 = 6,0 m
I
1
 = 
P
4πr2
1
I
2
 = 
P
4πr2
2
 ⇒ 
I
1
I
2
 = 
r
2
r
1
2
 ⇒ 
4,8
I
2
 ≅ 
6
3
2
 ⇒
⇒ I
2
 ≅ 1,2 W/m2
71. Uma fonte puntiforme F emite ondas com potên-
cia constante P = 960 W. Calcule: 
a) a energia emitida em 5,0 minutos; 
b) a intensidade da onda a uma distância de 4,0 m 
da fonte. 
72. Uma fonte puntiforme F emite ondas com potên-
cia constante. Sabe-se que, à distância de 4,0 m 
da fonte, a intensidade da onda é 90 W/m2. 
Calcule a intensidade da onda a 6,0 m da fonte. 
73. Duas pequenas lâmpadas, L
1
 e L
2
, emitem radia-
ção de maneira uniforme em todas as direções, 
sendo que L
1
 emite energia com potência 4,0 W. 
1,5 m
Y
L
1
L
2
4,5 m
Determine a potência da lâmpada L
2
, sabendo 
que as radiações das duas lâmpadas atingem o 
ponto Y com a mesma intensidade. 
Exercícios de Aplicação
74. Sabendo que o raio da Terra é R ≅ 6,37 ∙ 106 m e 
que a constante solar é F ≅ 1 370 W/m2, calcule 
o valor aproximado da potência da radiação solar 
sobre a Terra. 
Resolução: 
O diâmetro do Sol é cerca de 110 vezes maior 
que o diâmetro da Terra, isto é, a proporção 
entre os tamanhos da Terra e do Sol é seme-
lhante à proporção que existe entre um grão de 
arroz e uma bola de futebol. Por isso os raios 
da radiação solar que atingem a Terra são prati-
camente paralelos (fig. a). 
radiação solar
Terra
R
Figura a.
seção reta da Terra
S
R
Figura b.
Como a intensidade da onda é calculada usando 
uma superfície perpendicular à direção de pro-
pagação da onda, para calcular a potência total 
incidente na Terra devemos usar o círculo S da 
figura b, que tem a mesma área de uma seção 
reta da Terra (que passa por seu centro). O raio 
de S é igual ao raio da Terra e sua área é: 
A = π R2
Portanto:
I = 
P
A
I = F
 ⇒ F = 
P
A
 ⇒ P = F · A ⇒ P = FπR2 ⇒
⇒ P ≅ (1 370 W/m2)(3,14)(6,37 · 106 m)2 ⇒
⇒ P ≅ 1,75 · 1017 W
75. A distância entre a Terra e o Sol é, aproximada-
mente, 150 milhões de quilômetros. Sabendo que a 
constante solar é, aproximadamente, 1 370 W/m2, 
calcule o valor aproximado da potência com que 
o Sol emite radiação. 
il
u
sT
r
A
ç
õ
es
: 
zA
PT
Ondas 441
76. Uma pessoa está deitada em uma praia, tomando 
banho de Sol, de modo que os raios da radiação 
solar fazem ângulo de 30° com o solo. 
30¡
Supondo que na região a intensidade da radia-
ção solar seja 700 W/m2 e que a área da parte de 
cima do corpo da pessoa seja 0,80 m2, calcule: 
a) a intensidade da radiação que atinge a pessoa; 
b) a energia radiante que atinge a pessoa em 5,0 
minutos. 
77. Uma fonte puntiforme F emite ondas mecânicas 
esféricas. Sabe-se que a 18 m da fonte a amplitu-
de é 6,0 m. Calcule a amplitude a 27 m da fonte. 
Resolu•‹o:
r
1
 = 18 m; A
1
 = 6,0 m; r
2
 = 27 m; A
2
 = ? 
A
1
 = 
γ
r
1
A
2
 = 
γ
r
2
 ⇒ 
A
1
A
2
 = 
r
2
r
1
 ⇒ 
6
A
2
 = 
27
18 ⇒ A2 = 4,0 m
78. Uma fonte puntiforme F emite ondas de modo 
que no ponto M
1
 situado à distância r
1
 da fonte, 
a amplitude é A
1
, e, no ponto M
2
, situado à 
distância r
2
 da fonte, a amplitude é A
2
. Sabendo 
que r
2
 = 8,0 m e A
1
 = 
3
2 A2, determine o valor 
de r
1
. 
r
1
r
2
M
1
M
2
F
79. Apresente a equação dimensional da intensidade.
80. Em uma casca esférica de raio 2,0 metros há um 
pequeno orifício de área 4π cm2. No centro da 
casca esférica há uma pequena lâmpada acesa, 
cuja potência é 100 W. Em um intervalo de tempo 
de 20 minutos, a quantidade de energia da lâm-
pada que atravessa o orifício é aproximadamente 
igual a: 
a) 1 J d) 5 J
b) 3 J e) 6 J
c) 4 J
Exercícios de Reforço
81. (Fuvest-SP) Para a orelha humana, a mínima 
intensidade perceptível é 10–16 W/cm2 e a máxi-
ma intensidade suportável sem dor é 10–4 W/cm2. 
Uma fonte sonora produz som que se propaga 
uniformemente em todas as direções do espaço e 
que começa a ser perceptível pela orelha humana 
a uma distância de 1 km. 
a) Determine a potência sonora da fonte. 
b) Determine a menor distância à fonte a que 
uma pessoa poderá chegar sem sentir dor. 
82. (Mackenzie-SP) Uma fonte sonora puntiforme 
emite ondas em um meio homogêneo e isótropo. 
A 20 cm de distância da fonte, cada cm2 (disposto 
perpendicularmente aos raios) é atravessado em 
cada segundo por 1 000 J. A energia que atravessa 
por segundo um trecho de 1 cm2 situado a 80 cm 
da fonte (e disposto perpendicularmente aos 
raios) valerá: 
a) 62,5 J c) 72,5 J e) 41,3 J
b) 52,5 J d) 82,5 J
83. (ITA-SP) A distância de Mercúrio ao Sol é de apro-
ximadamente 1
3
 daquela entre a Terra e o Sol. 
Superfícies planas, de mesma área, em Mercúrio 
e na Terra, perpendiculares aos raios solares, res-
pectivamente, recebem por segundo as energias 
U
M
 e U
T
. Pode-se afirmar que 
U
M
U
T
 é igual a: 
a) 1
3
 c) 9 e) um
b) 3 d) 1
9
 
84. (FEI-SP) Duas fontes sonoras independentes, 
A e B, emitem sons uniformemente em todas 
as direções do espaço. A fonte A tem potência 
acústica P
A
 = 2,0 ∙ 10–3 W. Determinar a potên-
cia acústica da fonte B, sabendo que um obser-
vador situado em C ouve as duas fontes com a 
mesma intensidade. 
A
x 2x
C B
z
A
P
Tl
u
iz
 A
u
G
u
s
T
O
 r
ib
e
ir
O
Capítulo 16442
85. (UF-GO) O Brasil possui aproximadamente 27 
milhões de chuveiros elétricos instalados em 
residências. Mesmo que apenas uma fração desses 
chuveiros esteja ligada ao mesmo tempo, o con-
sumo de energia desses aparelhos ainda é muito 
grande, principalmente em horários de maior 
demanda de energia. Uma alternativa viável é 
a utilização de coletores de energia solar com 
o objetivo de aquecer a água. Suponha que um 
sistema de aquecimento solar de água, com pla-
cas coletoras de área igual a 8 m2, seja utilizado 
em uma residência para aquecer 1 m3 de água 
contido em um reservatório. O sistema possui 
uma eficiência de 60%, isto é, converte 60% da 
energia solar incidente em calor. Considere que a 
intensidade da radiação solar vale 700 W/m2, que 
o calor específico da água vale 4 200 J/kg °C e 
que a densidade da água vale 1,0 ∙ 103 kg/m3. 
a) Calcule, em horas, o tempo necessário para 
que a temperatura da água no reservatório 
aumente 10 °C. 
b) Sabendo que um kWh de energia elétrica 
custa R$ 0,27, calcule quanto se gastaria para 
realizar o mesmo aquecimento usando energia 
elétrica. 
86. (ITA-SP) Uma onda eletromagnética com um 
campo elétrico de amplitude E
0
, frequência f e 
comprimento de onda λ = 600 nm é vista por 
um observador como mostra a figura.
campo
elétrico
E
0
λ
observador
Considere as seguintes proposições:
I – Se a amplitude E
0
 do campo elétrico for 
dobrada, o observador perceberá um aumen-
to do brilho da onda eletromagnética.
II – Se a frequência da onda for multiplicada por 
1,2, o observador não distinguirá qualquer 
variação no brilho da onda eletromagnética.
III – Se a amplitude do campo elétrico for dobrada 
e a frequência for quadruplicada, o observador 
deixará de visualizar a onda eletromagnética.
Lembrando que a faixa de comprimento de onda 
em que a onda eletromagnética é perceptível ao 
olho humano vai de 400 nm a 700 nm, pode-se 
afirmar que:
a) apenas II é correta.
b) somente I e III são corretas.
c) todas são corretas.
d) somente II e III são corretas.
e) somente I e II são corretas.
10. nível sonoro 
O escocês Alexander Graham bell (1847-1922), que em 1882 se tornou cidadão 
norte-americano, é bastante conhecido por ter sido o inventor do telefone, que ele 
patenteou em 1876. Porém, antesdisso, trabalhou com seu pai, que era especialista 
em ensinar surdos a falar. suas pesquisas nessa área o habilitaram a se tornar professor 
de fisiologia vocal na universidade de boston (estados unidos). Os experimentos de 
Graham bell o levaram a concluir que, se temos a sensação de que a intensidade de um 
som dobrou, na realidade ela foi multiplicada por 10. Assim, para medir a sensação 
sonora, decidiu-se definir uma nova grandeza denominada nível de intensidade so­
nora ou, simplesmente, nível sonoro. 
Para chegar a essa definição, em primeiro lugar, foram realizados experimentos 
com muitas pessoas, para determinar a menor intensidade (I
0
) que a orelha humana 
consegue sentir. embora isso varie de pessoa para pessoa, chegou-se a um valor 
médio: 
i
0
 = 10–12 W/m2
usando-se então o conceito de logaritmo (log), se um determinado som tem inten-
sidade I, dizemos que seu nível sonoro (β) é dado por: 
β = log 
I
I
0
 17
il
u
sT
r
A
ç
õ
es
: 
zA
PT